라즈베리 파이, 마이크로컨트롤러의 세계로 진입

새로운 임베디드 디자이너들은 모를 수도 있지만, 라즈베리 파이는 마이크로컨트롤러 보드를 만드는 것으로 유명하지 않습니다. 이 유명한 임베디드 하드웨어 제조업체는 생산 등급의 임베디드 애플리케이션을 위한 싱글보드 컴퓨터(SBCs)와 컴퓨터 온 모듈(COMs)로 더 잘 알려져 있습니다. 그러나 이번 주에 모든 것이 바뀌었습니다.

약 48시간 전, 라즈베리 파이 재단은 그들의 첫 마이크로컨트롤러 보드를 출시했으며, 우리는 공식적으로 라즈베리 파이를 경량 임베디드 디자인의 세계로 환영할 수 있게 되었습니다. 더 좋은 것은, 이 보드는 단지 $4의 훌륭한 저렴한 가격에 제공되며, 시장에서 찾을 수 있는 다른 인기 있는 MCU와 잘 경쟁할 수 있는 실리콘 IP를 탑재하고 있습니다. 라즈베리 파이 마이크로컨트롤러를 기다려왔다면, 피코가 당신의 해답이 될 수 있습니다. 이 라즈베리 파이 마이크로컨트롤러의 사양을 살펴보고 다른 MCU 보드와 어떻게 비교되는지 알아봅시다.

라즈베리 파이 피코 마이크로컨트롤러 사양

먼저 MCU 구성 요소 자체가 있습니다. Pico는 듀얼 ARM Cortex-M0 코어를 기반으로 하고 40nm 공정 노드에서 제조된 RP2040 MCU를 중심으로 설계되었습니다. 이 맞춤형 개발 MCU에는 프로그래밍 가능한 규제, 메모리, 클로킹(133 MHz에서 작동), 라즈베리 파이 마이크로컨트롤러나 다른 마이크로컨트롤러 보드에서 기대할 수 있는 다양한 IO가 통합되어 있습니다. 다음은 RP2040의 주요 사양입니다:

• 코어 전압 생성을 위한 프로그래머블 LDO
• 온칩 SRAM 264KB
• 최대 16MB 외부 플래시 메모리를 위한 전용 QSPI 버스
• 2개의 내부 PLL로 생성되는 코어 클록 및 USB 신호
• 4개의 ADC를 포함한 30개의 GPIO 핀
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• USB 1.1 컨트롤러 및 통합 PHY
• 8개의 PIO 상태 머신

스펙 목록을 살펴보면, 다른 인기 있는 MCU 제품 라인에서 볼 수 있는 일부 통합 기능은 보이지 않지만, RP2040에는 생산 등급의 임베디드 애플리케이션 개발을 시작하는 데 필요한 기능이 있습니다. 또한, PC에 연결하여 플래싱하기 위한 온보드 USB-C 커넥터 및 통합 PHY도 있습니다. 간단한 디자인이지만, 작은 풋프린트로 매우 다재다능합니다.

단점 중 하나는 Pico 모듈에 Bluetooth, Wifi, 또는 Ethernet이 없다는 것입니다. 이러한 기능을 얻으려면 통합 트랜시버(그리고 Ethernet용 RJ45 커넥터)가 있는 외부 모자 보드를 연결해야 합니다. 다른 옵션은 보드 가장자리를 따라 있는 성형 구멍을 활용하여 Pico를 캐리어 보드에 장착하는 것입니다(아래에서 더 자세히 설명합니다).

프로그래밍 지원

RP2040은 MicroPython, CircuitPython, 또는 C/C++를 사용하여 프로그래밍할 수 있습니다. IPC Class 2 솔루션이 필요할 수 있는 생산 등급 애플리케이션의 경우, MicroPython이 더 유용하며 Python 3 언어의 대부분을 구현하지만 모든 표준 Python 라이브러리는 포함하지 않습니다. 그러나 오픈 소스 패키지와 라이브러리를 사용하여 MicroPython으로 다양한 애플리케이션을 구축할 수 있습니다. Pico에 대한 몇 가지 애플리케이션 영역은 다음과 같습니다:

• 작은 로봇 또는 전기기계 시스템
• 경량 산업 자동화
• 환경 또는 모션 센서 보드

RP2040 MCU를 다른 구성 요소와 차별화시키는 또 다른 점은 플래시 메모리가 칩 외부에 있다는 것입니다. 일부 MCU는 SPI를 통해 외부 플래시 메모리에서 부팅하는 옵션을 제공하지만, 여전히 칩 내부에 플래싱을 위한 공간을 할당합니다. 칩 외부 플래시는 전문 애플리케이션을 위한 빠른 부팅이 가능한 대형 애플리케이션에 충분합니다. Pico 모듈과 RP2040 MCU의 새로운 반복이 출시됨에 따라, 추가적인 칩 내 기능을 갖춘 이 모듈의 더 강력한 변형을 기대하십시오.

독립형 보드 또는 장착 가능 모듈?

제 생각에 Raspberry Pi Pico를 흥미롭게 만드는 것은 보드 가장자리를 따라 있는 캐스텔레이티드 홀 덕분에 표면 실장이 가능하다는 점입니다. 뒷면에는 6개의 테스트 포인트를 제외하고 구성 요소나 노출된 구리가 없으므로 Pico를 SMD 패드에 장착할 수 있습니다.

Pico를 캐리어 보드에 설계하고 다른 SMD 모듈처럼 홀 가장자리를 따라 Pico를 캐리어에 직접 납땜할 수 있습니다. 그러나 홀의 뒷면 가장자리를 따라 표준 핀 헤더 연결도 있습니다. 더 높은 신뢰성을 원한다면 Pico에 핀 헤더를 달고 캐리어 보드에 관통 홀 연결을 만들 수 있습니다.

이 기능의 좋은 점은 두 가지 장착/연결 스타일 중에서 선택할 수 있다는 것입니다. Pico를 사용할 때, 프로토타이핑을 위해 핀 헤더 연결을 사용하고 나서 동일한 Pico 모듈을 캐리어 보드에 부착하기 위해 캐스텔레이티드 홀을 즉시 사용할 수 있습니다. 캐스텔레이티드 홀이 있는 다른 MCU 보드는 이러한 옵션을 제공하지 않습니다. Pico 보드의 모든 네 모서리에는 마운팅 홀도 있어서 스탠드오프를 사용하거나 직접 인클로저에 장착할 수 있습니다.

캐스텔레이티드 홀을 사용하는 데 관심이 있다면, Altium Academy에서 이 비디오를 시청하세요:

Altium Designer®의 CAD 도구를 사용하면 Raspberry Pi Pico의 캐스텔레이티드 홀에 대한 솔더 패드가 있는 풋프린트를 쉽게 만들 수 있습니다. 이를 통해 Raspberry Pi 마이크로컨트롤러나 다른 캐스텔레이티드 모듈을 PCB 레이아웃에 쉽게 포함시킬 수 있습니다. 또한, 보드를 제조 및 조립 준비를 빠르게 할 수 있습니다.

보드를 생성한 후에는 Altium 365® 플랫폼에서 설계 데이터를 공유할 수 있어, 원격 팀과 함께 작업하고 보드를 제조 과정에 투입하는 간편한 방법을 제공합니다. Altium Designer와 Altium 365에서 할 수 있는 일의 표면만 긁어본 것입니다. 더 깊이 있는 기능 설명이나 On-Demand Webinars 중 하나를 확인하려면 제품 페이지를 확인하세요.